短程硝化反硝化聯(lián)合脫氮工藝運(yùn)行策略與硝化生物膜特性研究.pdf

1、近年來日益加劇的水體富營養(yǎng)化對廢水生物脫氮技術(shù)提出了新的要求，然而我國目前的生活污水和工業(yè)廢水的生物處理技術(shù)對于有機(jī)污染物的控制比較有效，對氮素的去除效果不甚理想，因此開發(fā)應(yīng)用高效、低能耗的新型生物脫氮工藝顯得尤為重要。短程硝化和自養(yǎng)反硝化等脫氮工藝節(jié)省曝氣量，不需要投加有機(jī)碳源，大大降低了運(yùn)行費(fèi)用，越來越受到研究者的關(guān)注。但是許多研究者都是通過不同功能的反應(yīng)器串聯(lián)來運(yùn)行新型聯(lián)合脫氮工藝，在單一反應(yīng)器中的綜合控制策略研究很少，因此聯(lián)合脫

2、氮工藝的研究還存在很多的問題，如工藝運(yùn)行可控性、穩(wěn)定性、影響因素等還有待于進(jìn)一步探索。本課題立足于國內(nèi)外新型生物脫氮的研究成果，對短程硝化和不同電子供體進(jìn)行的異養(yǎng)與自養(yǎng)反硝化聯(lián)合工藝進(jìn)行基礎(chǔ)性研究，考察了單一反應(yīng)器中短程硝化聯(lián)合脫氮工藝的實(shí)現(xiàn)和穩(wěn)定運(yùn)行的可行性與控制策略，探討了碳源和電子供體對脫氮微生物種群結(jié)構(gòu)和生物膜特性的影響。研究結(jié)果如下：
　　 1、系統(tǒng)研究了新型復(fù)合固定床生物膜反應(yīng)器中短程硝化異養(yǎng)反硝化工藝快速啟動和穩(wěn)定

3、運(yùn)行的最佳控制策略，發(fā)現(xiàn)將硝化反應(yīng)體系氮負(fù)荷在0.89 kg N-NH4+m－3d-1條件下穩(wěn)定運(yùn)行，亞硝化比率達(dá)到85％以上，總氮去除率基本上穩(wěn)定在90％以上。硝化生物膜表面生長的β亞群氨氧化菌屬占全菌比例為64.1±5.0％，硝化菌屬占全細(xì)菌的比例僅為5％左右，氨氧化菌主要分布在生物膜表面的0～80μm范圍內(nèi)，亞硝酸鹽氧化菌主要分布在生物膜表層80μm以下的范圍。
　　 2、對短程硝化硫自養(yǎng)反硝化聯(lián)合工藝實(shí)現(xiàn)和穩(wěn)定運(yùn)行控制策

4、略進(jìn)行了研究，探討了不同的因素對工藝穩(wěn)定運(yùn)行的影響效應(yīng)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)當(dāng)硫氮摩爾比為3∶2時(shí)工藝運(yùn)行穩(wěn)定，總氮去除率穩(wěn)定在90％以上；高濃度的氨氮、亞硝酸鹽氮和硫化物對微生物均會產(chǎn)生抑制作用，高濃度的硝酸鹽對亞硝酸鹽的反硝化過程存在競爭性抑制作用，同時(shí)硫化物易于轉(zhuǎn)化為硫酸鹽。觀察生物膜發(fā)現(xiàn)自養(yǎng)菌生物膜和異養(yǎng)菌生物膜結(jié)構(gòu)和微生物種群存在一定的差異，氨氧化菌和自養(yǎng)反硝化菌的優(yōu)勢菌種分別為亞硝化單胞菌和硫氧化菌。
　　 3、探索在自養(yǎng)反硝化

5、脫氮工藝的基礎(chǔ)上啟動半短程硝化與厭氧氨氧化聯(lián)合脫氮工藝的可行性，分析了半亞硝化工藝實(shí)現(xiàn)的最佳控制條件與穩(wěn)定控制策略，結(jié)果證實(shí)進(jìn)水中添加適量的堿度和水力停留時(shí)間可以很好的實(shí)現(xiàn)半短程硝化。聯(lián)合工藝持續(xù)運(yùn)行了4個(gè)多月的結(jié)果表明反應(yīng)器可以穩(wěn)定實(shí)驗(yàn)半短程硝化工藝，最后出水總氮去除率為52％，去除比值約為1∶1.2～1∶2.3之間。運(yùn)行末期反硝化生物膜中硫氧化細(xì)菌的數(shù)量仍然占比重較大，同時(shí)存在一定數(shù)量的厭氧氨氧化菌微生物生長在生物膜內(nèi)層。
　

6、　 4、揭示了工藝運(yùn)行過程中異養(yǎng)硝化生物膜和自養(yǎng)硝化生物膜的胞外聚合物成分與結(jié)構(gòu)特性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)提取出的自養(yǎng)生物膜中蛋白質(zhì)、多糖、腐殖質(zhì)和DNA提取總量和提取層差異較大，自養(yǎng)生物膜中蛋白質(zhì)與多糖的比值(PN/PS)約為4～7之間，增加了自養(yǎng)生物絮體的疏水性能，相對于異養(yǎng)的絮體其結(jié)構(gòu)也更加穩(wěn)定，生物膜的胞外多聚物更難以提取。它們主要存在緊密附著的EPS和提取剩余物中，其中自養(yǎng)生物膜中有94％的蛋白質(zhì)和89％的多糖在這兩個(gè)提取層中，松散附著